Probing Carrier Dynamics in sp$^{3}$-Functionalized Single-Walled Carbon Nanotubes with Time-Resolved Terahertz Spectroscopy
通过在半导体单壁碳纳米管中引入共价键sp $^{3}$缺陷，可以使半导体单壁碳纳米管中的激子局域化，并产生红移的近红外发光。这些功能化的单壁碳纳米管的单光子发射特性使它们成为电驱动量子光源的有趣候选者。然而，sp $^{3}$缺陷对碳纳米管中载流子动力学和电荷输运的影响仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们使用超快，时间分辨的光泵太赫兹探测光谱作为一个直接和定量的技术，调查的微观和温度依赖性的电荷传输特性的原始和功能化（6，5）单壁碳纳米管的分散体和薄膜。我们发现sp $^{3}$官能化增加了载流子散射，从而降低了纳米管内载流子迁移率。结合单壁碳纳米管网络场效应晶体管的电测量，这些数据使我们能够区分内纳米管能带传输，sp $^{3}$缺陷散射和纳米管间载流子跳跃的纳米管网络的整体电荷传输特性的贡献。
2022-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Contact Dependence of Carrier Injection in Carbon Nanotubes: An Ab Initio Study
我们结合从头算密度泛函理论与运输计算提供了一个微观的基础区分良好和不良的金属接触纳米管。比较Ti和Pd作为不同的接触金属的例子，我们追溯到Pd的金属纳米管杂化的性质所观察到的优越性。基于大规模的Landauer输运计算，我们建议，“最佳”的金属纳米管的接触结合了一个弱的杂交与金属和纳米管之间的大接触长度。
2006-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonradiative Recombination of Excitons in Carbon Nanotubes Mediated by Free Charge Carriers
自由电子或空穴可以介导碳纳米管中激子的非辐射复合。激子和载流子的准一维性质所产生的运动学约束导致该过程的热激活势垒。然而，模型计算表明，由自由电子介导的复合速率与两激子复合的速率是相同的数量级。少量的掺杂可能有助于在碳纳米管中观察到的短激子寿命和低量子产率。
2008-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio simulations of excited carrier dynamics in carbon nanotubes
结合电子的含时密度泛函计算和离子的分子动力学模拟，我们研究了（3，3）碳纳米管中激发态载流子在不同温度下的动力学行为.在HV=6.8 eV的光激发之后，载流子衰减最初由有效的电子-电子散射主导。在室温下，激发能隙在~230 fs后减小到其初始值的近一半，其中与声子的耦合开始主导衰变。我们发现，在声子制度的起始点和阻尼率的变化与初始离子速度，温度依赖的电子-声子耦合的表现。
2006-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zitterbewegung (trembling motion) of electrons in semiconductors: a Review
本文综述了半导体中电子的颤动运动（ZB）的最新研究。简要介绍了这一课题的历史，讨论了半相对论和自旋系统中的抖动运动，并强调了它的主要特征。详细阐述了单层和双层石墨烯以及碳纳米管中载流子的Zitterbewegung。以单层石墨烯为例，描述了外加磁场对ZB的影响。解释了晶体中电子ZB的性质。我们还回顾了在真空和半导体中的抖动运动的各种模拟，并提到在声波和光子周期结构中的ZB波现象。本文试图引用关于这一主题的所有相关文献。
2011-01-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Contactless Probing of the Intrinsic Carrier Transport in Single-Walled Carbon Nanotubes
本征载流子输运性质的单壁碳纳米管探测由两个平行的方法在同一个单独的管：非接触介电力显微镜（DFM）技术和传统的场效应晶体管（FET）的方法。单壁碳纳米管的介电响应与相应场效应管的电子输运密切相关。DFM中的DC偏置电压起着类似于FET中的栅极电压的作用。建立了基于一般连续性方程和数值模拟的微观模型，以揭示DFM实验中载流子浓度和迁移率等本征性质与宏观可观察到的介电响应之间的联系。在纳米管中的局部输运势垒，影响器件的输运行为，也检测到纳米尺度的分辨率。
2014-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric Field-Dependent Charge-Carrier Velocity in Semiconducting Carbon Nanotubes
研究了高偏压下具有肖特基势垒接触的半导体单壁纳米管（SWNTs）中的电荷输运。我们观察到几乎对称的双极传输与电子和空穴电流显着超过25微安，在金属单壁碳纳米管由于光学声子发射报告的电流极限。在单极状态下，研究了四种简单的场相关速度模型（弹道、电流饱和、速度饱和和恒定迁移率）;饱和速度为2 x 10^7 cm/s的速度饱和模型可以最好地解释高偏压行为。
2005-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zitterbewegung, chirality, and minimal conductivity in graphene
最近的实验表明，石墨烯或单层碳是一种具有无质量狄拉克能谱的无带隙半导体。在零温度和零载流子密度的极限下，每个沟道的$e^{2}/h$级的有限电导率是该系统的显著特征之一。在这里，我们分析这个特性的基础上久保和Landauer公式。没有散射的有限电导率的外观被证明是狄拉克手征费米子在二维的一个特性。
2006-06-11 cond-mat.mes-hall
Atomistic study of electrostatics and carrier transport properties of CNT@MS2 (M= Mo,W) and CNT@BN core-shell nanotubes
在这项工作中，我们提出了一个一维（1D）核-壳纳米结构的电子性质的从头计算研究的MS 2（二硫化钼，WS 2）或BN扶手椅纳米管封装的碳纳米管（CNT）。利用密度泛函理论（DFT）中的局域密度近似（LDA）计算了这种核壳管的能带结构、载流子有效质量、各种基本静电特性和光吸收。这些结构中的载流子输运对于纳米电子学应用是重要的，并且用格林函数形式主义进行了研究。模拟显示在核-壳CNT@MS2管中适度的间接带隙，而CNT@BN显示金属性质。CNT的不同手性强烈影响CNT@MS2结构的载流子有效质量。发现CNT@BN的电子密度在原子核附近更局部化，并且在幅度上更强，而W原子在它们周围显示出比Mo原子更突出的电子气体存在，如在电子局部化函数中发现的。在CNT@MS2系统中，静电差电位指示将电荷从金属转移到壳中的S原子的驱动。在光学吸收方面，与CNT@MS2的更宽的吸收光谱相比，在CNT@BN的6 eV附近观察到强且更尖锐的峰。CNT@BN的金属透射光谱，而CNT @ MS 2显示非金属传输，但具有更大数量的费米能级附近的透射态。电子和光学性质及其在核-壳结构中的可能调谐可以用于各种应用，例如屏蔽互连、逻辑开关和光电子学。
2017-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Biexciton, single carrier, and trion generation dynamics in single-walled carbon nanotubes
本文研究了半导体单壁碳纳米管中的自由载流子光生和多载流子束缚态，如双激子和三离子（电离激子）。用飞秒脉冲进行的泵浦和探测测量揭示了载流子之间的强库仑相互作用对它们的动力学的影响。双激子形成的激子人口的光跃迁的结果在诱导的吸收线（结合能130毫电子伏）。激子-激子湮灭过程显示出在高密度下朝向可以从纳米管驱逐载流子的俄歇过程演变。剩余的载流子由于形成三电子而引起诱导吸收（结合能190 meV）。这些特征显示了激子和自由载流子种群的动态。
2013-02-06 cond-mat.mes-hall
Can impact excitation explain efficient carrier multiplication in carbon nanotube photodiodes?
我们解决了最近的实验（Science 325，1367（2009）），其报道了在载流子倍增阈值（准粒子带隙的两倍）附近的光子能量下碳纳米管光电二极管中电子-空穴对的高效倍增。这一结果是令人惊讶的，在最近的实验和理论工作的多激子产生在其他受限制的材料，如半导体纳米晶体。我们提出了一个详细的机制，载流子动力学和碰撞激发的基础上，导致高效的电子空穴对倍增。我们讨论了重要的时间和能量尺度的问题，并提供了温度和二极管的长度的作用的分析。
2010-05-15 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Optical Spectroscopy of Micelle-Suspended Single-Walled Carbon Nanotubes
我们目前的结果依赖于波长的超快泵浦探测实验胶束悬浮单壁碳纳米管。样品的线性吸收光谱和光致发光光谱显示出许多手性相关的峰，因此，泵浦-探测结果敏感地依赖于波长。在对应于第二范霍夫奇点（VHS）的波长范围内，我们观察到亚皮秒衰变，如在以前的泵浦探测研究中所看到的。我们将这些超快衰减归因于带内载流子弛豫。另一方面，在对应于第一VHS的波长范围内，我们观察到两个不同的制度在超快载流子弛豫：快（0.3-1.2 ps）和慢（5-20 ps）。慢分量，这是以前没有观察到的，共振增强时，泵浦光子能量共振带间吸收峰，我们把它归因于辐射载流子复合。最后，慢分量取决于溶液的pH，这表明纳米管周围的H $^+$离子发挥了重要作用。
2004-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable electronic correlation effects in nanotube-light interactions
据预测，碳纳米管等一维（1D）系统中的电子多体相关效应会强烈改变光激发态的性质。在这里，我们直接探测这种效果，使用宽带弹性光散射从个别悬浮的碳纳米管在静电门控条件下。我们观察到显着的变化，光学跃迁能量，以及线加宽，作为载流子密度的增加。结果表明，不同的作用筛选的多体电子相互作用的宏观和微观的长度尺度，准一维系统固有的功能。我们的研究结果进一步证明了光学跃迁的电调谐的可能性，并提供了一个基础，了解各种光学现象的碳纳米管和其他准一维系统中的载流子掺杂的存在。
2013-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantifying Doping Levels in Carbon Nanotubes by Optical Spectroscopy
控制掺杂对于将半导体材料成功集成到器件技术中至关重要。然而，碳纳米管或其他纳米级半导体材料中的掺杂水平和载流子分布的评估通常限于“高”或“低”的定性属性，或者完全不存在。在这里，我们描述了氧化还原或电化学掺杂的半导体碳纳米管（s-SWNTs）使用可见-近红外吸收光谱的掺杂的定量表征的努力。我们讨论了如何载流子密度高达约0.5 $\rm nm^{-1}$可以量化的灵敏度大致为一个电荷每$10^4$碳原子假设不均匀或均匀的载流子分布。
2019-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Interband Recombination Dynamics in Resonantly-Excited Single-Walled Carbon Nanotubes
胶束悬浮单壁碳纳米管的波长依赖泵浦-探测光谱揭示了双组分动力学。慢分量（5-20 ps），这是以前没有观察到的，共振增强时，泵浦光子能量与吸收峰重合，我们把它归因于带间载流子复合，而我们解释总是存在的快分量（0.3-1.2 ps）作为带内载流子弛豫在非共振激发的纳米管。慢分量随着pH的降低（或H $^+$掺杂的增加）而急剧降低，尤其是在大直径管中。这可以解释为由于费米能进入价带而导致在高掺杂时吸收峰消失的结果，即，Burstein-Moss效应的一维表现
2004-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular screening effects on exciton-carrier interactions in suspend carbon nanotubes
光致发光光谱测量进行悬浮的碳纳米管的场效应配置，光致发光光谱的栅极电压依赖性进行比较的原始状态和分子吸附状态的纳米管。我们量化的分子屏蔽效应上的三重子结合能，通过确定明亮的激子和三重子的两个状态的发射能量之间的能量分离。的电压依赖性示出较窄的电压区域的恒定的光致发光强度的吸附状态，一致的电子带隙的减少，由于屏蔽效应。电荷中性点被发现移动后分子吸附，这表明在纳米管化学势或接触金属功函数的变化。
2018-06-29 cond-mat.mes-hall
High energetic excitons in carbon nanotubes directly probe charge-carriers
理论预测了一维（1D）激发态动力学的特殊特征，这些特征很难在实验中观察到。单壁碳纳米管（SWNTs）是一个很好的近似一维量子限制，由于其非常高的纵横比和低密度的缺陷。在这里，我们使用超快光学光谱探测光生载流子（6，5）半导体单壁碳纳米管。我们确定的瞬态能量转移的高度极化的S33过渡作为一个敏感的指纹的载流子在单壁碳纳米管。通过测量相干声子的振幅分布，我们得到了斯塔克位移的精确估计，并讨论了S33激子跃迁的结合能。由此，我们推断，即使在泵浦第一激子S11时，也以相当大的量子产率瞬时形成载流子。的光生电荷载流子的人口的衰减是很好地描述了一个模型的孪生复合在1D中，表明初始的载流子分离的激子相关长度的相同的顺序。
2014-11-03 cond-mat.mes-hall
Diffusion mediated photoconduction in multi-walled carbon nanotube films
研究了不同电极间距的多壁碳纳米管（MWNT）薄膜在近红外光照下的光电导机理。除了观察到强烈的依赖性的激光光斑的位置上的光电流，我们发现，动态光响应的时间常数是缓慢的，并增加与电极间距。其光电导机制可以通过金属-纳米管膜界面处的肖特基势垒调制和载流子通过修饰的MWNT网络扩散来解释。
2009-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-controlled generation of optical pulse trains using individual carbon nanotubes
我们报告的光脉冲序列的产生下，从个人的空气悬浮碳纳米管的应用程序的方波门电压。静电诱导的载流子激发会淬灭光致发光，而电压符号反转则会清除这些载流子，使纳米管暂时重新发光。频域测量揭示了光致发光的恢复与特征频率，随着激发激光功率的增加，示出了光激发载流子淬灭在一个自限制的方式发射。时间分辨的测量直接确认同步到栅极电压信号的光脉冲训练的存在，并且证明了对脉冲定时和持续时间的灵活控制。
2014-07-26 cond-mat.mes-hall
Metallic Carbon Nanotubes as High-Current-Gain Transistors
低维金属输运是现代高性能晶体管的核心。虽然目前最好的器件是基于III-V异质结量子阱通道，但我们证明了更大的性能增益存在于一维碳纳米管的独特特性中。使用最近的实验数据，我们展示了如何在金属纳米管的简并载流子动力学的具体功能，使一类新的量子限制信号检测器，其电流增益超过目前的晶体管技术。我们通过微观守恒的量子动力学描述，分析了简并度和散射动力学对量子力学的关键相互作用。
2006-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Seebeck coefficient in semiconducting single-wall carbon nanotube film
我们在半导体单壁碳纳米管（SWCNT）薄膜中发现了巨大的塞贝克效应，其表现出与商业Bi2Te3合金相当的性能。半导体单壁碳纳米管薄膜的载流子掺杂进一步提高了热电性能。这些结果被复制以及基于一个简单的单壁碳纳米管结模型的第一性原理输运模拟。这些发现为新兴的印刷、全碳、柔性热电设备铺平了道路。
2014-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of a Carbon-Nanotube Polarization Switch
最近，有人建议，光吸收的单壁碳纳米管的偏振依赖性被载流子掺杂改变。我们从理论上指定的掺杂水平，在该水平上的极化各向异性被逆转的等离子体激元激发。等离子体激元能量主要由纳米管的直径决定，因为赝自旋使得能量与能带结构的细节无关。我们发现掺杂对库仑相互作用的影响是通过屏蔽交换能来体现的，这可以通过改变吸收峰的位置来观察。我们的研究结果强烈建议的可能性，定向纳米管的功能作为一个偏振开关。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multi-Band Mobility in Semiconducting Carbon Nanotubes
我们提出了一个新的数据和一个紧凑的单壁碳纳米管迁移率模型，只有两个可调参数，弹性和非弹性碰撞平均自由程在300 K。的迁移率随直径增加，随温度降低，并有一个更复杂的依赖于电荷密度。模型和数据表明，由于第二子带的强散射效应，对于典型的单壁纳米管直径，在高载流子密度（n > 0.5 nm-1）下，室温迁移率不超过10，000 cm 2/V.s。
2009-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-limited carrier mobility and resistivity from carbon nanotubes to graphene
在什么条件下一维（1D）碳纳米管（CNT）和2D石墨烯的电输运性质变得相等？我们已经在石墨烯和各种不同类型的CNT中进行了声子限制的电迁移率的原子计算来解决这个问题。理论研究是基于紧束缚方法和力常数模型，从所有可能的电子-声子耦合计算。发现石墨烯的电阻率与在高载流子密度下进行的实验非常一致。一个常见的方法是应用于研究从一维到二维的过渡，考虑直径高达16纳米的碳纳米管。结果表明，随着碳纳米管直径的增加，碳纳米管的迁移率收敛到与石墨烯相同的值。这种收敛在高温和高载流子密度下快得多。对于小直径的碳纳米管，迁移率强烈依赖于手性，直径和带隙的存在。
2015-08-25 cond-mat.mes-hall
Lateral scaling in carbon nanotube field-effect transistors
我们已经制造了碳纳米管（CN）场效应晶体管与多个，可单独寻址的栅极段。当使用控制器件内部的栅极段与控制源极和漏极附近的栅极段切换时，器件表现出明显不同的晶体管特性。我们归因于这种差异的变化，从肖特基势垒调制在接触批量开关。我们还发现，通过散装部分的电流是独立的栅极长度的任何栅极电压，提供直接的证据弹道输运在半导体CN在至少几百纳米，即使是相对较小的载流子速度。
2003-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of optically injected currents in carbon nanotubes
我们从理论上考虑了光注入碳纳米管的电流的动力学。虽然在这些系统中没有看到等离子体振荡，但对载流子运动的主要影响是由于注入的电子和空穴密度随时间变化的分离产生的强烈的非均匀空间电荷库仑力。我们计算的偶极矩的演变特征的时间和坐标相关的电荷密度分布和分析不同的制度的动态。所开发的依赖于时间的偶极矩导致在太赫兹频率范围内的偶极辐射的典型参数的注入电流。
2014-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Particle-hole Hall effect in graphenelike structures
我们发现，一个中等强度的恒定电场在平面上的单层石墨烯片可以创建粒子空穴对在一个可观察到的速率。对经历zitterbewegung在相反的方向，导致霍尔样分离的载流子和一个可测量的横向偶极矩被预测作为签名的zitterbewegung。与所产生的对相反，激发的零模式感生横向于电场的电流，但不导致分离的电荷。对于双层石墨烯，通过电场的类似效果被示出是不可能的。
2008-06-02 cond-mat.mes-hall
The Effects of Substrate Phonon Mode Scattering on Transport in Carbon Nanotubes
碳纳米管（CNTs）由于声声子散射较弱，具有很大的载流子迁移率.然而，与二维金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）不同，衬底表面极性声子（SPP）散射对CNTFET迁移率具有显著影响，这是由于后者的垂直尺寸减小。我们发现，对于CNT和SiO $_2$衬底之间的范德华距离，在室温下的低场迁移率降低了几乎一个数量级取决于管直径。我们预测额外的实验签名的SPP机制依赖于密度，温度，管直径，和CNT -基板分离的流动性。
2008-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Phonon Scattering on Intrinsic Delay and Cut-Off Frequency of Carbon Nanotube FETs
采用非平衡格林函数（NEGF）方法自洽求解泊松方程和薛定谔方程，研究了声子散射对肖特基势垒碳纳米管（CNT）FET的本征延迟和截止频率的影响.载流子主要被通道开始处以外的光学声子和区边界声子散射。我们发现，散射有一个小的直接影响的CNTFET的直流导通电流，但它会导致显着的堆积的电荷和平均载流子速度的退化。由于电荷堆积和载流子的随机游走，本征栅电容和延迟显著增加，本征截止频率降低。这些结果对于评估CNTF在射频（RF）电子学和数字电子学应用中的性能潜力具有重要意义。
2006-07-03 cond-mat.mes-hall
Ballistic and resonant negative photocurrents in semiconducting carbon nanotubes
超快光电流实验进行半导体，单壁碳纳米管的子带的共振光激发下。光生激子在大电场下解离，并且所产生的载流子的传输被证明是弹道的。热电子发射过程的接触占主导地位的光电流。没有激光激发的电荷电流很好地描述了一个Fowler-Nordheim隧道。时间平均的光电流改变极性，只要足够的载流子注入的接触，这可以解释由一个有效的光泵子带中的粒子数反转。
2017-01-09 cond-mat.mes-hall
Band-Gap-Dependent Electronic Compressibility of Carbon Nanotubes in the Wigner Crystal Regime
电子可压缩性，即基态能量对总电子数的二阶导数，是揭示系统相互作用强度的可测量的量，并且可以用于表征被称为维格纳晶体的电子的有序晶格。在这里，我们测量单个悬浮超净碳纳米管在低密度维格纳晶体制度的电子可压缩性。使用低温量子输运测量，我们确定的压缩性作为一个函数的载流子数在不同的带隙的纳米管。我们观察到两个定性不同的趋势，可压缩性与载流子数，这两个都可以解释使用的理论模型的维格纳晶体，占的带隙和所经历的载流子的限制电位。我们提取的相互作用强度作为单个纳米管的载流子数的函数，并表明，可压缩性可以用来区分强，弱相互作用制度。
2019-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Manipulating electron waves in graphene using carbon nanotube gating
石墨烯的色散关系类似于光子的色散关系，为电子光学的应用提供了充足的机会。通过外部栅极的载流子密度的空间变化可以用于产生电子波导，类似于光纤，其中载流子在双极结中的附加限制导致形成很少的横向引导模式。我们表明，通过门控石墨烯与碳纳米管（CNT）创建的波导允许获得尖锐的电导平台，并提出在Aharonov-Bohm和双路干涉仪中的应用，以及用于在石墨烯中注入载流子的点状源。其他应用可以扩展到Bernal堆叠或扭曲的双层石墨烯或二维电子气。由于其多功能性，CNT诱导的波导为石墨烯基器件中的电子操纵开辟了各种可能性。
2022-05-17 cond-mat.mes-hall
Spin Filtering through Single-Wall Carbon Nanotubes Functionalized with Single-Stranded DNA
高自旋极化材料或自旋过滤器是自旋电子学中的关键部件，自旋电子学是电子学的一个利基子领域，其中载流子自旋起作用。通过这些材料的载流子传输是“自旋选择性的”，即这些材料能够区分“向上”和“向下”自旋。常见的自旋过滤器包括过渡金属铁磁体及其合金，具有典型的自旋选择性（或极化）~50%或更少。在这里，我们考虑在一个典型的一维分子杂化体中的载流子输运，其中单壁碳纳米管（SWCNT）被单链脱氧核糖核酸（ssDNA）包裹。通过磁电阻测量，我们表明，该系统可以作为一个自旋过滤器的最大自旋极化接近~74%，在低温下，显着大于过渡金属在可比条件下。带电ssDNA骨架的反转不对称螺旋势在SWCNT通道中诱导Rashba自旋-轨道相互作用并极化载流子自旋。我们的研究结果与最近的理论工作，预测自旋依赖的电导ssDNA-SWCNT混合。利用分子功能化产生高度自旋极化载流子的能力可以在未来导致无磁体和无接触的自旋电子器件。这可以消除电导失配问题，并为有机自旋电子学的研究开辟新的方向。
2016-06-26 cond-mat.mes-hall
Possible High Thermoelectric Power in Semiconducting Carbon Nanotubes ~A Case Study of Doped One-Dimensional Semiconductors~
本文采用Kubo公式结合自洽的$t$矩阵近似，对氮取代碳纳米管（CNTs）掺杂一维半导体的热电性质进行了理论研究。N-取代的CNT表现出极高的热电功率因数（$PF$）值，这源于一维材料的特性，其中载流子密度的降低增加了低N状态下的电导率和塞贝克系数。半导体CNT的$PF$值的化学势依赖性也已经作为场效应晶体管进行了研究，结果发现$PF$值在带边缘附近显示出明显的最大值。这一结果表明，“带边工程”将是高性能热电材料的坚实发展的关键。
2017-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transition from a Tomonaga-Luttinger liquid to a Fermi liquid in potassium intercalated bundles of single wall carbon nanotubes
我们报告的第一个直接观察到的过渡从Tomonaga-Luttinger液体费米液体的行为在钾插入垫的单壁碳纳米管（SWCNT）。使用高分辨率光电子能谱对费米能级附近的光谱形状进行分析，揭示了原始样品和低掺杂剂浓度的态密度的Tomonaga-Luttinger液体幂律缩放。一旦掺杂足够高以填充半导体管的带，就发生到仅具有正常费米液体的缩放行为的金属SWCNT束的明显转变。这可以通过载流子之间的库仑相互作用的强屏蔽和/或管之间的增加的跳跃矩阵元素来解释。
2004-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Planar carbon nanotube-graphene hybrid films for high-performance broadband photodetectors
石墨烯因其优异的电子和光学特性而成为光子应用的一种有前途的材料。然而，光响应度受到光激发载流子的低吸收截面和超快复合速率的限制。在这里，我们证明了一个光电导增益$\sim$ 10 $^5$电子每光子在碳纳米管-石墨烯一维-二维混合由于有效的光生载流子的产生和纳米结构内的传输。基于这种杂化膜的宽带光电探测器（覆盖400 ~ 1550 nm）具有大于100 AW $^{-1}$的高光响应率和约100 μs的快速响应时间。超宽带宽、高响应度和快速操作速度的组合为全碳光电子器件的简易和可扩展制造提供了新的机会。
2015-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitonic Rayleigh scattering spectra of metallic single-walled carbon nanotubes
我们对任意金属单壁碳纳米管的瑞利散射截面进行了微观计算。我们研究的重点在于激子效应及其对瑞利散射光谱特征的影响。我们的方法是基于密度矩阵理论，包括紧束缚能，载流子-光耦合以及载流子-载流子相互作用。由于折射率对散射截面的贡献，我们观察到瑞利光谱中的特征，例如从洛伦兹峰形状的强烈偏离和双峰结构中的较低跃迁$M_{ii}^-$的较大振子强度，与手性角和所研究的纳米管的直径无关。我们观察到激子结合能的范围内的$\unit[60-80]{meV}$的直径为$\unit[1.5-2.5]{nm}$的金属纳米管。激子跃迁与附近连续谱的重叠对峰形有显著影响，而对峰强度比的影响较小。所给出的结果与最近的实验数据吻合得很好。
2010-08-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Efficient narrow-band light emission from a single carbon nanotube p-n diode
碳纳米管的电驱动发光可以用于纳米激光器和单光子源，因此一直是许多研究的焦点。然而，迄今为止，高电场和电流要么是电致发光所需要的，要么是不期望的副作用，导致高功率要求和低效率。此外，电致发光的线宽已经足够宽，以掩盖个人的光学跃迁的贡献。在这里，我们报告电诱导光发射从个别碳纳米管p-n二极管。实现了对电载流子注入的新水平的控制，将功耗降低高达1000倍，并导致零阈值电流、可忽略的自加热和高载流子-光子转换效率。此外，电致发光光谱显着更窄（约。35毫电子伏）比以前的研究，允许识别发射自由和本地化激子。
2010-04-30 cond-mat.mes-hall
Electronic structure of (1e,1h) states of carbon nanotube quantum dots
我们提供了一个原子紧束缚描述的双极（n-p）双量子点定义在半导体碳纳米管的几个载流子。我们把注意力集中在系统的电荷状态上，在该系统中观察到泡利阻塞电流[F。Pei等人，Nat. Nanotechnol. 7，630（2012）; E. A. Laird等人，ibid 8，565（2013）]，在n点中具有单个过量电子，在p点中具有单个空穴。我们使用组态相互作用的方法来确定的自旋谷结构的状态附近的中性点，并讨论其后果的interdot交换相互作用，简并的能谱和限制态的对称性。我们计算了解除泡利封锁的跃迁能，并分析了它们对磁场矢量的依赖关系。此外，我们介绍了弯曲的纳米管，并证明其对跃迁能谱的影响。最好的定性协议与实验数据观察到偏转的纳米管在门控领域中的载流子约束诱导。
2016-04-12 cond-mat.mes-hall
On the junction physics of Schottky contact of (10, 10) MX2 (MoS2, WS2) nanotube and (10, 10) carbon nanotube (CNT): an atomistic study
MoS 2和WS 2的扶手椅型纳米管提供了相当大的带隙，具有一维（1D）电子材料的优点，但没有纳米带的边缘粗糙度和热力学不稳定性。这种半导体MX2（MoS 2，WS 2）扶手椅型纳米管（NT）与金属碳纳米管（CNT）的结合使用可以证明对纳米电子学和光子学应用是有用的。在这项工作中，原子模拟的MoS 2 NT-CNT和WS 2 NT-CNT结进行了研究这种结的物理。利用密度泛函理论（DFT）研究了这种MX 2 NT-CNT一维结的载流子密度分布、有效电势、电子差密度、电子局域化函数、静电差电势和投影局域态密度。然后用非平衡格林函数（NEGF）方法研究了这种结在中等偏压下的电导。从NEGF模拟的正向偏压特性，我们提取结的二极管参数。从DFT的静电模拟表明，形成一个不均匀的肖特基势垒的倾向，从金属和硫族元素原子向C原子的电荷转移。对于低偏压条件，理想因子计算为MoS 2 NT-CNT结为1.1322，WS 2 NT-CNT结为1.2526。肖特基势垒高度显示出显著的偏压依赖性调制，并且计算出MoS 2 NT-CNT的肖特基势垒高度在0.697 - 0.664eV的范围内，WS 2 NT-CNT的肖特基势垒高度在0.669- 0.610eV的范围内。
2017-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High field electro-thermal transport in metallic carbon nanotubes
我们描述了金属碳纳米管（m-CNTs）的电热输运的半经典的方法，考虑到高场动力学之间的相互依赖关系的载流子和声子种群。我们的模型是基于自洽的解决方案的玻尔兹曼输运方程和热方程介导的声子速率方程，占发病的非平衡（光学）声子在高场制度。考虑到纳米结构的金属性质，该模型的一个关键因素是载流子局部热化的假设。我们的理论显着地再现了室温下的电特性的m-CNTs的衬底上和自由站立（悬浮），在这些一维纳米结构的电荷-热输运的光。特别是，观察到的负微分电阻悬浮m-CNTs在电应力下归因于不均匀的场分布引起的自加热，而不是热声子的存在。
2009-07-07 cond-mat.mes-hall
Light matter interaction in WS$_{2}$ nanotube-graphene hybrid devices
我们研究了WS $_{2}$纳米管-石墨烯杂化器件中的轻物质相互作用。使用扫描光电流显微镜，我们发现，通过工程石墨烯电极WS $_{2}$纳米管，我们可以提高光生载流子的收集。我们观察到不均匀的空间光电流响应与$\sim 1\%$的外部量子效率在0 V的偏压。我们发现，缺陷起着重要的作用，可以用来增强和调整光生载流子的产生。
2014-12-04 cond-mat.mes-hall
Theory of phonon-drag thermopower of extrinsic semiconducting single-wall carbon nanotubes and comparison with previous experimental data
提出了一个计算简并掺杂半导体单壁碳纳米管（SWCNTs）声子拖曳热电势（$S^{g}$）的理论模型。详细计算了$S^{g}$随温度、管半径和费米能级位置的变化。我们推导出一个简单的解析表达式$S^{g}$，可以用来确定掺杂纳米管中的自由载流子密度。在低温下，$S^{g}$表现出载流子一维（1D）特性的活化行为特征。考虑到屏蔽效应，发现它们显著降低了$S^{g}$的大小。我们的研究结果与以前发表的实验数据进行了比较，在散装p掺杂单壁碳纳米管材料。在10-200 K的温度范围内，获得了一组一致的参数，极好的协议。鉴于这些系统的复杂性，这是一个惊人的结果。
2010-06-12 cond-mat.mes-hall
A Compact Virtual-Source Model for Carbon Nanotube Field-Effect Transistors in the Sub-10-nm Regime-Part I Intrinsic Elements
提出了一种基于虚源（VS）方法的碳纳米管（CNT）场效应晶体管（CNFET）的数据校准紧凑模型，描述了其本征电流-电压和电荷-电压特性。该模型的特征包括：（i）从栅长小于15 nm的实验器件中提取的载流子速度VS;（ii）载流子有效迁移率和载流子速度与碳纳米管直径的关系;（iii）短沟道效应，如亚阈值斜率下降和漏致势垒降低与器件尺寸的关系;（iv）包括CNT量子电容效应的小信号电容，以解释在高栅极偏置下减小的栅极电容。CNFET模型捕捉尺寸缩放效应，适合于在亚10纳米技术节点的技术基准测试和性能预测。
2015-03-15 cond-mat.mes-hall
Cyclotron motion in graphene
我们研究了石墨烯单分子膜中的回旋运动，同时考虑了全量子动力学及其在高载流子能量下达到的半经典极限。由于光谱的两个色散分支的zitterbewegung的效果占主导地位的不规则的量子运动在低能量下，并获得作为一个系统的校正半经典的情况下。最近的实验表明，在半经典制度。
2008-02-11 cond-mat.mes-hall
Modulations of the Work Function and Morphology of a Single MoS2 Nanotube by Charge Injection
本文通过原子力显微镜探针向单根MoS2纳米管注入电荷，发现捕获的载流子引发纳米管部分塌陷与螺旋扭曲，该形貌变化可由逆压电效应解释，并观察到依赖于载流子极性的功函数改变。
2024-01-10 cond-mat.mes-hall
Gate-voltage induced trions in suspended carbon nanotubes
我们观察到trion发射从悬浮的碳纳米管载流子引入静电场效应晶体管结构。在与亮激子猝灭的开始一致的栅极电压下，三价子峰出现在低于$E_{11}$发射能量的位置。通过研究具有不同手性的纳米管，我们证实了明亮的激子峰和trion峰之间的能量分离变得更小的直径管。得到了比表面包覆的碳纳米管大得多的三离子结合能，这种差异归因于悬浮管中介电屏蔽的减少。
2015-10-30 cond-mat.mes-hall
Effects of Diffusion on Photocurrent Generation in Single-Walled Carbon Nanotube Films
我们研究了大尺寸碳纳米管薄膜中不同电极间距下的光电流产生。我们观察到，光电流强烈地依赖于照明的位置，与最大观察到的响应发生在电极边缘的照明。响应的变化率呈指数衰减，最快的响应发生在具有最小电极间距的样品中。我们表明，时间响应是由于载流子扩散在低迁移率的碳纳米管薄膜。
2008-06-16 cond-mat.mes-hall
Observation of Electronic Raman Scattering in Metallic Carbon Nanotubes
我们提出了实验测量的电子贡献的拉曼光谱的单个金属单壁碳纳米管（MSWNTs）。光激发载流子被MSWNTs的石墨烯状线性电子子带中产生的低能电子-空穴对的连续体非弹性散射。MSWNTs中的光学共振产生明确的电子拉曼峰。这种共振电子拉曼散射是这些一维准金属的电子结构的独特特征。
2011-10-19 cond-mat.mes-hall
Transformation of spin information into large electrical signals via carbon nanotubes
自旋电子学（spintronics）利用电子的磁性，并在磁盘驱动器读取头的自旋阀中进行商业开发。目前，在基于对注入自旋极化源极和漏极之间的半导体沟道中的自旋的操纵的新型自旋电子器件中使用工业相关的半导体具有广泛的兴趣。然而，自旋信息到大的电信号的转换受到自旋弛豫的限制，使得磁阻信号低于1%。我们克服了这一长期存在的问题，在自旋电子学证明在5 K的非磁性通道是一个多壁碳纳米管，跨越1.5微米的高度自旋极化的锰氧化物La0.7Sr0.3MnO3的外延电极之间的间隙在设备中的61%的大磁阻效应。这种改进的出现是因为纳米管中的自旋寿命由于碳的小的自旋-轨道耦合而长，因为高的纳米管费米速度允许载流子停留时间不显著超过该自旋寿命，因为锰氧化物保持高度自旋极化直到锰氧化物-纳米管界面，并且因为界面势垒具有适当的高度。我们支持后者的声明，关于接口使用密度泛函理论计算。我们用这种化学性质和几何形状都不同的材料所做的实验的成功，应该会激发未来自旋电子学在材料选择上的冒险精神
2006-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dimension-and lattice-diversified Coulomb excitations in3D,2D,1D-nanotube electron gases,graphene and carbon nanotube
库仑场散射引起的基元电子激发在三维、二维、一维纳米管电子气、石墨烯和碳纳米管中表现出多种多样的现象。关键机制包括尺寸依赖的裸库仑势，能量色散，和自由/价载流子密度。它们负责的主要功能，可用的激发通道（电子空穴区域），联合范霍夫奇点，无阻尼/阻尼集体激发在小/足够高的转移动量，动量依赖的等离子体频率（声学和光学模式），和它们的类别（带内和带间π-带等离子体）。各种制度之间存在着某些显著的相似性和差异性。（动量/角动量，频率）-激发相图直接反映在等离子体波的传播。
2020-04-13 cond-mat.mes-hall
Coulomb Drag between a Carbon Nanotube and Monolayer Graphene
我们测量了单个单壁碳纳米管（SWNT）作为一维（1D）导体和二维（2D）导体单层石墨烯之间的库仑阻力，由几个原子厚的氮化硼层隔开。石墨烯载流子密度通过栅极在电荷中性点（CNP）上调谐，而单壁碳纳米管保持简并。在高温下，阻力改变整个CNP的符号，如预期的动量转移从驱动器到阻力层，并表现出层交换Onsager互惠。我们发现，层的互易性被打破附近的石墨烯CNP在低温下，由于非线性阻力响应与温度相关的阻力和热电效应。阻力与温度和载流子密度呈幂律关系，具有一维费米液体-二维狄拉克流体阻力特性。在高温下的2D阻力信号随着与1D源的距离比扩散电流分布预期的慢而衰减，这表明在流体动力学传输机制中石墨烯中的额外相互作用效应。
2021-12-14 cond-mat.mes-hall
Non-linear transport and heat dissipation in metallic carbon nanotubes
我们发现，局部温度依赖性的热化电子和声子人口沿金属碳纳米管是这种非线性输运特性背后的主要原因在高偏压制度。我们的模型，认为光学和区域边界声子发射以及吸收的载流子是基于玻尔兹曼传输方程的解决方案，假设沿纳米管的局部温度，确定自洽的热传输方程。通过使用现实的输运参数，我们的结果不仅再现了电子输运的实验数据，但也提供了一个连贯的解释电应力下的热击穿。特别是，电子和声子热化禁止短纳米管中的弹道输运。
2005-07-08 cond-mat.mes-hall
Excitons and high-order optical transitions in individual carbon nanotubes
利用瑞利散射光谱研究了单壁碳纳米管中高位光跃迁的激子性质。个别半导体和金属纳米管的主要转变的仔细分析表明，在这两种情况下的线型是一致的激子模型，但不是一个自由载流子。对于半导体物种，边带在第三和第四光学跃迁以上~200 meV处观察到。这些特征归因于激子-声子束缚态。这样的边带是不明显的金属纳米管，预期从这些系统中的激子相互作用的强度降低。
2010-01-25 cond-mat.mes-hall
